На кожен заряд, розміщений в електричному полі, діє сила, під дією якої він переміщується. При русі заряду електричне поле виконує певну роботу.
Роботу сил електричного поля можна розглядати як зміну потенціальної енергії, яку має кожне заряджене тіло, що перебуває в цьому електричному полі. Якщо позначити потенціальну енергію зарядженого тіла, що переміщується під дією електричних сил, у початковій і кінцевій точках траєкторії відповідно W1 і W2, то робота сил електричного поля визначатиметься за формулою
A = W1 - W2 = - (W2 - W1).
Різні пробні заряди у даній точці поля матимуть різні потенціальні енергії. Водночас відношення потенціальної енергії пробних зарядів до їх значень для даної точки поля є величиною сталою. Фізична величина, яка визначається відношенням потенціальної енергії пробного заряду, що знаходиться у даній точці електричного поля, до значення заряду, називається потенціалом.
Потенціал позначається літерою φ і записується у вигляді
Потенціал є скалярною величиною. Потенціали точок поля позитивно зарядженого тіла мають додатне значення, потенціали ж негативно зарядженого тіла мають від'ємне значення.
Одиницею потенціалу в Сl є 1 вольт (1В):
Потенціал характеризує електричне поле у даній його точці та є його енергетичною характеристикою.
Якщо позначити потенціали точок, в яких перебував пробний заряд до і після виконання роботи силами електричного поля з його переміщення.
відповідно φ, і φ 2 і врахувати, що W = φ q, то можна записати
А = W1 - W2 = q(φ1- φ 2)
Значення цієї роботи пропорційне значенню переміщуваного заряду і залежить від того, з якої в яку точку переміщується заряд.
Електростатичне поле — поле, створене нерухомими в незмінними в часі електричними зарядами (за відсутності електричних струмів). Електричне поле є особливим видом матерії, пов'язаної з електричними зарядами та передає дії зарядів один на одного.
Якщо в система заряджених тіл, то в кожній точці цього снує силове електричне поле. Його визначають силою, що діє на пробний точковий заряд, поміщений в це поле. Пробний заряд повинен бути мізерно малим, щоб не вплинути на характеристику електростатичного поля.
Електричне поле називають однорідним, якщо вектор його напруженості однаковий у всіх точках поля.
Основні характеристики електростатичного поля:
напруженість поля
електростатичний потенціал
Потенціал електричного поля — енергетична характеристика електричного поля; скалярна величина, що дорівнює відношенню потенціальної енергії заряду в полі, до величини цього заряду.
4.1. Чи виникнуть коливання в коливальному контурі, якщо замінити котушку індуктивності резистором?
4.2. Які перетворення енергії відбуваються при вільних незатухаючих коливаннях у коливальному контурі?
4.З. Які перетворення енергії відбуваються при вільних затухаючих коливаннях у коливальному контурі?
4.4. Ємність конденсатора коливального контуру зменшили в 2 рази. У скільки разів треба змінити індуктивність котушки, щоб частота коливань у контурі дорівнювала початковій частоті?
4.5. Який період вільних електромагнітних коливань у контурі, що складається з конденсатора ємністю 400 мкФ і котушки з індуктивністю 90 мГн?
4.6. Яка частота вільних електромагнітних коливань у контурі, що складається з конденсатора ємністю 250 пФ і котушки з індуктивністю 40 мкГн?
4.7. Ємність конденсатора коливального контуру дорівнює 0,01 мкФ. Конденсатор зарядили до напруги 40 В и з'єднали з котушкою індуктивності. У контурі виникли затухаючі коливання. Яка кількість теплоти виділилася за час повного затухання коливань?
4.8. До котушки з індуктивністю 20 мГн підключений послідовно конденсатор ємністю 6 мкФ. При якій частоті в даному кол гається резонанс?
4.9. Яку максимальну напругу має витримувати конденсатор, що підключається до джерела змінної напруги 36 В?
4.10. Амперметр змінного струму показує 20 А. Яке максимальне значення сили струму в колі?
4.11. Чи може працювати трансформатор у колі постійного струму?
4.12. У первинній обмотці трансформатора 200 витків, а у вторинної— 25 витків. Підвищує чи знижує напругу цей трансформатор? У скільки разів?
4.13. Чому коливання в коливальному контурі не припиняються у той момент, коли заряд конденсатора стає рівним нулю?
4.14. Як зміниться частота вільній коливань у коливальному контурі, якщо в котушку внести залізне осердя?
4.15. Як зміниться період вільних коливань у коливальному контурі, якщо збільшити відстань між пластинами конденсатора?
4.16. Яка різниця фаз коливань заряду на пластинах конденсатора і коливань сили струму в котушці індуктивності?
4.17. Яка різниця фаз коливань заряду і коливань напруги на пластинах конденсатора?
4.18. У коливальному контурі відбуваються вільні незатухаючі коливання з частотою 50 кГц. З якою частотою змінюється енергія електричного поля конденсатора?
4.19. Енергія магнітного поля котушки коливального контуру під час вільних коливань змінюється з частотою ЗО кГц. Яка частота коливань?
4.20. Заряд на обкладці конденсатора коливального контуру зменшився від амплітудного значення до половини цього значення. Через яку частину періоду коливань цей заряд матиме такий самий модуль, але протилежний знак?
4.21. При вільних незатухаючих коливаннях максимальне значення енергії електричної о поля конденсатора дорівнює 48 мДж. Яка енергія електричного поля в той момент, коли вона в 7 разів перевищує енергію магнітного поля котушки?
4.22. У скільки разів зміниться період коливань у коливальному контурі, якщо ємність конденсатора збільшити в 4,5 раза, а індуктивність котушки збільшити в 2 рази?
4.23. Частота коливань у коливальному контурі дорівнює 100 кГц. Якою стане частота коливань, якщо зменшити ємність конденсатора в 8 разів, а індуктивність котушки збільшити в 2 рази?
4.24. Який діапазон частот вільних коливань у контурі, якщо його індуктивність можна змінювати від 0,2 мГн до 20 мГн, а ємність — від 200 пФ до 0.02 мкФ?
4.25. Котушку якої індуктивності треба включити в коливальний контур, щоб при ємності конденсатора 200 пФ одержати частоту вільних коливань 5 МГн?
4.26. У коливальному контурі відбуваються вільні електромагніті, коливання з періодом 10 мкс. індуктивність котушки контуру дорівнює 30 мГн. Яка ємність конденсатора контуру?
4.27. Після збільшення ємності конденсатора коливального контуру на 0,06 мкФ частота коливань зменшилася в 2 рази. Знайдіть початкову ємність конденсатора, якщо індуктивність котушки не змінювалася.
4.28. Коливальний контур складається з котушки індуктивністю 120мкГн і повітряного конденсатора змінної ємності. Відстань між пластинами конденсатора дорівнює 0,2 мм, площу перекриття пластин можна змінювати від 2 см2 до 8 см2. На які частоти можна настроїти даний контур?
4.29. На рисунку наведено графік залежності від часу заряду пластини конденсатора коливального контуру. Знайдіть амплітудне значення заряду, частоту і період коливань. Запишіть рівняння залежності q(t).
Объяснение:
